高速铁路轮轨垂向力与轨道高低不平顺关联特性

采用ABAQUS商业软件建立三维轮轨接触有限元模型,以中国高速铁路线路和典型服役车辆参数作为模型仿真参数,分别将中国高速铁路无砟轨道高低不平顺谱和余弦型轨道高低不平顺作为模型输入,仿真分析轨道高低不平顺幅值、波长与轮轨垂向力响应之间在时频域上振幅、相位的关联特性,并拟合不同车速下附加轮轨垂向力与轨道高低不平顺特征参数之...     

钢轨波磨区轨道短波不平顺与轮轨垂向力的关系

为研究车辆通过钢轨波磨区段时轨道短波不平顺对轮轨垂向力的影响特征,建立了三维轮轨接触有限元模型,计算并分析不同运行速度条件下不同波长、幅值的轨道短波不平顺引起的轮轨垂向力的响应特点及分布规律,并得出各速度级下的轮轨垂向力基准值(120 kN)等势线。结果表明:运行速度相同时,轮轨垂向力随轨道短波不平顺幅值的增加而增大,随波长的增加先增大后减小;轮轨垂向力与轨道短波不平顺的形状参数(幅值与波长的比值)有关,形状参数小于0.003时,轮轨垂向力与形状参数近似成线性关系,其斜率与波长、车速正相关;随着车速的增加,引起大于轮轨垂向力基准值的轨道短波不平顺波长范围逐步扩大。管理轨道短波不平顺时须考虑线路的设计时速,时速300 km的线路应严格控制波长小于325 mm、幅值大于0.15 mm的轨道短波不平顺。     

基于乘车舒适性的高速铁路轨道高低不平顺谱限值估计方法

应用车辆-轨道耦合动力学理论和平稳随机过程理论,借助车辆-轨道垂向耦合频域分析模型,以轨道高低不平顺谱为输入激励,提出基于车辆垂向舒适性指标(车体加速度和 Sperling 指标)估计高低不平顺谱限值的方法。以我国武广客运专线及德国低干扰轨道高低不平顺谱为例,对350 km/h行车速度时的谱限值进行了估计。通过对比时域、频域模型计算结果,对所估计谱限值进行了校核,校核分析结果表明,频域模型计算结果与时域结果吻合较好,说明了所估计谱限值的合理性。分析方法及研究结果可为高速铁路轨道不平顺管理提供参考。     

重载铁路轨道高低不平顺预测研究

轨道不平顺严重威胁铁路行车安全和设备的使用寿命。研究轨道高低不平顺的变化特点和劣化规律对重载铁路轨道维修管理有重要指导作用。基于灰色区间预测建模理论,研究重载铁路轨道高低不平顺变化特点和劣化规律,预测轨道高低不平顺未来的发展情况。为验证预测模型的有效性,采用神朔铁路上行10个高低超限病害高发单元区段的共17个月的历史轨道高低不平顺检测数据进行验证。结果表明:该模型拟合和预测效果良好,对神朔铁路轨道的养护维修管理有着重要意义。     

基于惯性基准法的轨道高低不平顺影响分析

为研究轨道结构敏感因素对中长波高低不平顺的影响,建立了车辆—轨道耦合模型,基于惯性基准法仿真检测轨道高低不平顺,分析了轨道结构振动及不同扣件刚度、路基支承刚度和轨枕间距对高低不平顺的影响.结果表明:在波长2～6 m范围内,柔性轨道估算不平顺明显大于无质量轨道不平顺;从时域角度分析时,扣件刚度、路基支承刚度和轨枕间距对高...     

160Km／h线路轨道不平顺管理标准的研究

本文建立了车辆动力分析的空间耦合振动模型，并对模型进行了动力学仿真，分析了轨道高低、轨向和水平不平顺对准高速行车的影响，进而从安全和乘车舒适角提出了准高速线路轨道不平顺管理的建议值。     

基于轨道倾角积分的长波高低轨道不平顺测量方法

高效且准确地对长波轨道不平顺进行监测是轨道几何测量领域的难点。分析两类惯性基准动态检测方法的测量误差来源,认为转向架与轨道间的“冲角”是造成长波不平顺测量精度损失的重要因素;为此,重新设计检测系统硬件结构,引入点头陀螺仪传感器和测距组件,在轨道平面建立“短弦”测量模型,推导基于误差状态扩展卡尔曼滤波估计的俯仰轨道倾角测量算法;通过补偿滤波与空间域积分等信号处理方法,计算长波高低轨道不平顺。现场试验表明：该方法有效复原7～200 m以内的长波高低不平顺;当截止波长为200 m时,相比传统的惯性基准法,平均精度增加了81%～88%,且受检测速度影响小;统计系统重复检测误差的95%分位数在1.5 mm以内,在大跨度桥梁形变与路基沉降监测等领域具有较好的应用前景。     

从钢轨光带异常看高速线路轨道平顺性

高速铁路对轨道高平顺性提出了严格要求。在先进检测技术和设备还没有完全推广运用前,提出在轨道养修工作中,采取传统的观测钢轨光带的检查方法,透过现象看本质,去分析解决轨道养修工作的难题。对钢轨光带进行了定义,对钢轨光带的异常变化情况进行了较为详尽的例举,通过现场调查、对比、理论分析,提出与之一一对应的轨道不平顺类型,进而制定出主要对策措施,以指导线路养修工作,确保轨道的高平顺性。     

轨道不平顺对直线电机轨道交通系统动力特性的影响

针对广州直线电机地铁轨道结构形式,利用耦合动力学理论和有限元方法,建立较为完整的直线电机轨道交通系统车辆板式轨道空间耦合动力学模型,通过动力仿真计算,研究轨道不平顺对直线电机轨道交通系统动力特性的影响。     

嵌入式轨道钢轨焊接不平顺安全限值研究

为调查嵌入式轨道的槽型轨焊接不平顺的安全控制限值及焊接不平顺现代对有轨电车及嵌入式轨道动力作用的影响,建立现代有轨电车/嵌入式轨道耦合动力学模型。计算模型中,现代有轨电车简化为多刚体动力系统,嵌入式槽型轨被视为连续弹性支承基础上的Timoshenko梁,整体道床用三维实体有限元单元模拟,钢轨填充材料用三维粘弹性弹簧-阻尼单元模拟,嵌入式道床板底部的致密混凝土底座及路基简化为等效的弹簧-阻尼单元。基于动力学仿真计算,以GB5599-1985规定的车辆动力学性能指标为评定准则,对槽型轨焊接不平顺的安全限值进行详细分析。计算结果表明,对于短波波长小于0.2 m的焊接不平顺,1 m范围内槽型轨轨顶面容差的建议控制限值为0.2 mm;对于短波波长大于0.2 m的焊接不平顺,1 m范围内槽型轨轨顶面容差的建议控制限值为0.3 mm。     

铁路有砟轨道下沉及高低不平顺发展预测研究

针对我国轨道管理基础理论研究较薄弱的现状,进行轨道下沉及轨面高低不平顺发展恶化基础理论研究.主要研究内容和结论如.     

利用高速铁路轨道不平顺谱估算不平顺限值的方法

基于车辆-轨道耦合动力学理论,结合我国高速铁路轨道不平顺的管理模式,提出利用高速铁路轨道不平顺谱进行不同管理等级轨道不平顺限值估算的方法。以中国高速铁路无砟轨道不平顺谱激扰作用下中国典型高速车辆在板式无砟轨道上运行为例,进行350km/h行车速度条件下轨道高低、轨向、水平、轨距不平顺各管理等级(Ⅰ~Ⅳ级)对应限值的估算,并与传统单一谐波(波长为10、40m)激扰作用下计算获得的限值和国内外高速铁路轨道不平顺标准对比分析。结果表明,采用本文所提的限值估算方法,以包含多种波长成分的随机不平顺作为输入激扰,相比单一谐波的计算方式考虑更为全面,可反映轨道不平顺各波长成分对行车品质的共同作用;相比国内外高速铁路轨道不平顺标准,在本文仿真计算条件下,利用高速铁路轨道不平顺谱估算的各管理等级轨道不平顺限值总体居于国内外标准之间。因此,本文利用高速铁路轨道不平顺谱进行轨道不平顺限值估算的方法是可行的,为采用动力学仿真手段获取轨道不平顺理论限值提供了一种新途径。     

高速铁路轨道不平顺幅值控制研究

研究目的:快速、舒适和安全是高速铁路得以实现的三大要素.由于高速铁路列车与轨道的相互作用很复杂,轨道几何形位难控制,从而造成轨道与设计线形的变化,出现轨道几何不平顺,反过来又会影响列车行驶的安全和舒适度.本文通过建立列车垂向振动整车模型,考虑轨道结构的弹性,以轨道不平顺值作为激励,建立运动方程.用变换矩阵法求解系统的刚度、阻尼、质量矩阵,以Newmark积分法经matlab编程逐步求解.提出车体垂向加速度和轨道高低不平顺幅值.研究结论:通过建立整车模型和对运动方程的求解,探讨了轨道高低不平顺对列车垂向加速度的影响;通过与国内外相关标准的比较,提出在时速300 km/h时应满足的轨道最大高低不平顺幅值,即:当车体垂向加速度满足不平顺舒适度值0.15 g时,轨道高低不平顺幅值应控制在8 mm以内;满足计划维修目标值0.25 g时,轨道高低不平顺幅值应控制在14 mm以内;满足安全管理目标值0.35 g时,轨道高低不平顺幅值应控制在19 mm以内.     

中高速条件下车线桥动力分析模型与轨道不平顺影响

提高旅客列车运行速度,开发客运高速技术,是作为我国国民经济发展的重要基础设施的铁路系统,为满足国民经济持续、快速、健康发展的战略需要而必需面对和解决的技术问题.这一技术问题的解决涉及到机车车辆、通信信号、运输组织、铁道建筑等诸多方面,是一庞大而复杂的系统工程.在这一系统工程中,铁道线路作为快速和高速列车走行基础,其线、桥、隧的质量状态直接影响着标志着铁路技术水平的行车速度提高和列车运行品质的好坏(如平稳舒适性、脱轨安全性).因此,在开发客运提速和高速配套技术时,为保障行车安全,提高轨道和机车车辆部件的使用寿命,改善列车运行的平稳舒适性,需要深入研究轨道不平顺对列车运行品质的影响,提出轨道不平顺的有效控制办法.     

铁路轨道横向不平顺区轮轨动力响应的研究

基于结构离散化原理，建立了一个综合考虑轨道结构与车辆结构参振的非线性轮轨横向动力工蛇行波作为激振泊并用于探索轨道横向不平顺（轨距、方向）的动态作用规律。支测试验结果验证了本文所建立的轮轨横向动力分析模型的合理。     

高速行车条件下轨道几何不平顺敏感波长研究

应用车辆-轨道耦合动力学理论及分析软件TTISIM,研究轨道几何不平顺波长变化对高速车辆系统动力响应影响,探讨高速行车条件下轨道几何不平顺敏感波长问题。结果表明:在250～400km/h行车速度域,高速列车系统动力响应指标随轨道不平顺波长变化存在一个幅值相对较大区间;轨道不平顺类型和行车速度不同,敏感区间对应轨道不平顺波长范围亦不相同。综合对比发现:在250～400km/h行车速度域,轨道高低、方向和水平不平顺在长波段敏感波长范围分别约为80～160m、40～120m和50～160m;在相同行车速度条件下,轨道扭曲不平顺在长波段敏感波长范围约为40～100m。     

秦沈线月牙河特大桥轨道周期性高低不平顺分析

结合月牙河特大桥动力分析和轨道不平顺分析,以及量测所得到的数据,表明桥上线路周期性高低不平顺并非动荷载下桥梁挠度变形造成的,也不是由车桥共振引起的,从所得到的数据分析来看,不平顺值的增长速度随时间的增加而逐渐减小,符合徐变上拱的发展规律。目前桥上线路高低不平顺值尚未达Ⅰ级超限,对行车安全没有造成影响。建议在客运专线建设中,进一步控制长大连续等跨简支梁的徐变上拱,尤其应控制二期恒载轨道铺设后的徐变上拱,并加强桥上线路高低不平顺的检测。桥上线路在达到高低不平顺Ⅰ级超限前,就及时进行大型养路机械捣固或调整扣件作业。由于在桥梁上产生相同的多个波连续作用,应对有关车辆在该特殊高低不平顺作用下的动力学性能进行校核。     

高低不平顺条件下高速铁路桥-隧过渡段路基的动力特性

基于D'Alembert原理的能量弱变分和整体Lagrange格式,建立了无碴轨道桥-隧过渡段半无限三维空间动力有限元计算模型,结合高速车辆振动的几何不平顺条件,采用一与不平顺管理标准相应的激振力来模拟列车高速移动的竖向动荷载.通过数值分析,研究了高速移动荷载和不平顺条件下桥-隧过渡段路基的动态响应,揭示了几何竖向上"凸"或下"凹"不平顺等因素对其路基变形、动应力及加速度的影响规律,并与部分实测资料进行了对比,证实了计算模型的正确性.合理选择"超高"填筑过渡段,能减小过渡段路基动态响应,其研究结果为高速铁路过渡段的设计与施工提供了重要基础.     

轨道高低不平顺对磁浮车辆动力学性能的影响

根据悬浮电磁铁产生的悬浮力为分布力这一特性,建立了多力元模拟单悬浮电磁铁线圈悬浮力的磁浮车辆垂向动力学模型,利用SIMPACK多体动力学软件建立了单力元、三力元、五力元模拟单悬浮电磁铁线圈悬浮力的磁浮车辆动力学模型,分析比较了多力元模拟悬浮电磁铁线圈悬浮力和实际悬浮力之间的差异,并且在不同波长轨道高低不平顺激励下进行了仿真计算,利用计算结果分析了不同波长的轨道垂向激励对磁浮车辆系统动力学指标的影响规律,得到了磁浮车辆对不同波长的轨道垂向激励动力响应的基本规律,证明了单力元模拟悬浮电磁铁线圈悬浮力的磁浮车辆动力学模型在轨道短波激励仿真计算中的局限性。     

高速铁路轨道不平顺管理标准试验研究

介绍试验速度350 km/h预设轨道不平顺区域实车试验工况,以及现场预设轨道不平顺区域的原则。实设轨道不平顺区域包括不同幅值、波长的高低、轨向、轨距、水平、三角坑、水平和轨向逆向复合、三波连续高低、三波连续轨向、交替轨向等。阐述轨道几何、地面动力性能、车辆动力学的测试内容和方法,对轨道几何、地面动力性能、车辆动力学随速度变化进行分析,得出轮轨动力性能和车辆动力响应与轨道不平顺、速度的关系,建议加强对水平轨向逆向复合不平顺的管理,加强对连续多波高低和轨向不平顺控制。